嵌入式系统中的中断与异常处理
发布时间: 2023-12-13 19:42:54 阅读量: 9 订阅数: 15
# 第一章:简介
## 1.1 什么是嵌入式系统?
嵌入式系统是一种专门设计用于控制特定任务的计算机系统。与通用计算机系统相比,嵌入式系统通常具有更小、更高效的硬件和软件设计。它们通常被嵌入到其他设备或系统中,以便执行特定的功能。嵌入式系统在许多领域得到广泛应用,例如消费电子、汽车、工业自动化、医疗设备等。
## 1.2 中断与异常的概念
中断是嵌入式系统中常用的一种机制,用于处理外部事件或请求,以改变正常程序执行的流程。中断可以是硬件触发的,如外部设备请求,也可以是软件触发的,如系统调用请求。
异常是指在程序执行过程中发生的意外情况,它会中断正常的程序流程,并跳转到异常处理程序来处理错误或异常情况。异常通常是由于程序错误、硬件故障或其他不可预测的情况导致的。
## 2. 中断的基本原理
中断是嵌入式系统中处理外部事件的重要机制。当外部事件发生时,CPU会暂时中断当前的任务,转而处理优先级更高的事件,然后再返回原先的任务。中断的基本原理包括中断的分类、触发方式和处理流程。
### 2.1 中断的分类
中断可以分为两种类型:硬件中断和软件中断。
硬件中断是由硬件设备发出的请求,如外部输入设备的按键、时钟的定时器等。它们会通过硬件中断引脚向CPU发送中断请求信号。
软件中断是由程序代码中特定的指令触发的中断。在嵌入式系统中,常见的软件中断包括系统调用、异常、陷阱等。
### 2.2 中断的触发方式
中断可以通过两种方式触发:内部触发和外部触发。
内部触发是由CPU内部逻辑产生的中断信号。例如,算术运算出错、空指针异常等都可以导致内部触发的中断。
外部触发是由外部设备发送中断请求信号引起的中断。例如,外部输入设备的按键按下、定时器的定时到达等都可以触发外部中断。
### 2.3 中断的处理流程
中断的处理流程主要包括以下几个步骤:
1. 中断请求:外部设备发出中断请求信号,或特定指令触发软件中断。
2. 中断向量表:CPU根据中断请求的类型,查找中断向量表,确定要执行的中断服务程序的起始地址。
3. 中断响应:CPU保存当前的执行状态,包括程序计数器、寄存器等,并跳转到中断服务程序的起始地址处执行。
4. 中断服务程序:中断服务程序是用于处理中断事件的一段代码。它会根据具体的中断类型,执行相应的处理逻辑。
5. 中断结束:中断服务程序执行完毕后,CPU恢复之前的执行状态,包括程序计数器、寄存器等,并继续执行之前被中断的任务。
### 3. 嵌入式系统中的中断处理机制
嵌入式系统中的中断处理机制是系统保证实时响应和高效处理外部事件的重要组成部分。在本节中,我们将深入探讨嵌入式系统中的中断处理机制,包括中断向量表、中断优先级与响应以及中断控制器的相关知识。
#### 3.1 中断向量表
中断向量表是嵌入式系统中用于存储不同中断处理程序入口地址
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